Содержание статьи
- Введение
- Ленточные конвейеры для угольных шахт
- Скребковые конвейеры: типы и модели
- Сравнительная таблица характеристик
- Применение конвейеров в очистных лавах
- Использование на транспортных штреках
- Взрывозащищенное исполнение для угольных шахт
- Критерии выбора типа конвейера
- Техническое обслуживание и эксплуатация
- Часто задаваемые вопросы
Введение в конвейерный транспорт угольных шахт
Конвейерный транспорт является основой транспортной системы современных угольных шахт. От эффективности работы конвейерных линий напрямую зависят объемы добычи угля и производительность всего горного предприятия. В подземных выработках используются два основных типа конвейеров: ленточные и скребковые, каждый из которых имеет свои особенности, преимущества и область применения.
Ленточные конвейеры занимают доминирующее положение на горизонтальных и наклонных участках транспортных выработок, обеспечивая высокую производительность и экономичность перевозки угля на большие расстояния. В свою очередь, скребковые конвейеры незаменимы в очистных забоях и на участках с повышенными углами наклона, где условия работы являются особенно сложными.
Ленточные конвейеры для угольных шахт
Конструктивные особенности и принцип работы
Шахтный ленточный конвейер представляет собой транспортирующее устройство непрерывного действия, в котором замкнутая гибкая лента является одновременно тяговым и грузонесущим органом. Конструкция включает приводную станцию с электродвигателем и редуктором, натяжную станцию, систему роликоопор для поддержки ленты, загрузочное устройство и систему очистки ленты.
Лента приводится в движение за счет силы трения между ней и приводным барабаном. Роликоопоры располагаются по всей длине конвейера и выполняют функцию опоры для обеих ветвей ленты, обеспечивая центрирование ее хода. Загрузочное устройство обеспечивает равномерное распределение угля по центру ленты, что минимизирует износ и предотвращает просыпание груза.
Технические характеристики ленточных конвейеров
Современные шахтные ленточные конвейеры характеризуются следующими параметрами. Ширина ленты варьируется от 650 до 1600 миллиметров в зависимости от требуемой производительности. Скорость движения ленты составляет от 1,0 до 4,0 метров в секунду, что позволяет регулировать интенсивность транспортировки.
Производительность ленточного конвейера определяется по формуле: Q = 3,6 × v × F × ρ × k, где Q - производительность в тоннах в час, v - скорость ленты в метрах в секунду, F - площадь поперечного сечения груза на ленте в квадратных метрах, ρ - насыпная плотность угля (обычно 0,8-1,0 тонн на кубический метр), k - коэффициент использования ленты (0,7-0,9).
Для конвейера с шириной ленты 1200 миллиметров при скорости 2,5 метра в секунду производительность может достигать 800-1000 тонн в час. Наиболее производительные модели с шириной ленты 1600 миллиметров способны транспортировать до 3000 тонн угля в час.
Углы наклона и область применения
Ленточные конвейеры эффективно работают на горизонтальных участках и выработках с углами наклона от минус 10 до плюс 18 градусов. При использовании специальных лент с высоким коэффициентом трения и роликоопор глубокого желоба максимальный угол подъема может быть увеличен до 25 градусов. Однако оптимальный диапазон работы составляет 0-18 градусов, где обеспечивается наилучшее соотношение производительности и надежности.
Скребковые конвейеры: типы и модели
Принцип работы и конструкция
Скребковый конвейер представляет собой транспортирующее устройство, в котором перемещение угля осуществляется по неподвижному желобу-рештаку с помощью скребков, закрепленных на тяговых цепях и погруженных в слой транспортируемого груза. В отличие от ленточных конвейеров, где груз перемещается на движущейся ленте, скребковые конвейеры работают по принципу волочения материала скребками по дну желоба.
Конструкция скребкового конвейера включает приводную станцию с электродвигателем и редуктором, концевую станцию с натяжным устройством, рештачный став из отдельных секций длиной обычно от 0,75 до 1,5 метра, тяговый орган в виде одной, двух или трех замкнутых цепей, и скребки, закрепленные на цепях. Рештак изготавливается из высокопрочной стали и может иметь различное поперечное сечение в зависимости от условий применения.
Модели скребковых конвейеров
Скребковый конвейер серии СР-70 и его модификации (СР70М, 2СР70М) предназначены для доставки угля и горной массы в очистных забоях при комбайновой или буровзрывной выемке на пластах мощностью не менее 0,8 метра, а также в участковых горных выработках. Эти конвейеры способны принимать грузопоток до 700 тонн в час и отличаются компактными размерами, что позволяет использовать их в стесненных условиях.
Конвейеры серии СП-250 являются более мощными агрегатными конвейерами, предназначенными для работы в составе механизированных забойных комплексов. Они используются для доставки угля из очистных забоев мощностью от 0,71 до 2,0 метра при отработке пологопадающих пластов. Конвейеры СП-250 могут работать с подвиганием по простиранию до 35 градусов и по падению или восстанию пласта до 10 градусов. Эти конвейеры рассчитаны на интенсивную эксплуатацию в комплексе с очистными комбайнами и секциями механизированной крепи.
Модель СР-70М имеет производительность до 300 тонн в час при скорости цепи 0,85-1,0 метр в секунду. Ширина рештака составляет 500-700 миллиметров, высота может регулироваться в диапазоне от 180 до 280 миллиметров. Мощность привода обычно составляет 55-110 киловатт в зависимости от длины конвейера.
Конвейер СП-250 предназначен для работы в более мощных пластах и оснащается приводами повышенной мощности. Ширина рештака составляет 750-850 миллиметров, длина конвейера может достигать 300 метров. Конвейер оснащен автоматической системой контроля скребкового конвейера (АКСК), которая отслеживает натяжение цепи, скорость движения и обеспечивает аварийное отключение при обрыве тягового органа или других аварийных ситуациях.
Особенности работы на крутых углах наклона
Основное преимущество скребковых конвейеров заключается в их способности эффективно транспортировать уголь на участках с большими углами наклона. Благодаря тому, что груз перемещается внутри желоба и удерживается скребками, скребковые конвейеры могут работать на углах до 35 градусов по простиранию пласта без существенного снижения производительности. Это делает их незаменимыми в условиях крутопадающих и наклонных пластов.
Сравнительная таблица характеристик конвейеров
| Характеристика | Ленточные конвейеры | Скребковые конвейеры (СР-70) | Скребковые конвейеры (СП-250) |
|---|---|---|---|
| Производительность | 800-3000 т/ч | До 300 т/ч | До 700 т/ч |
| Максимальный угол наклона | 18° (до 25° специальное) | До 35° по простиранию | До 35° по простиранию, 10° по падению |
| Длина транспортирования | До нескольких километров | До 200 м | До 300 м |
| Мощность привода | 75-500 кВт | 55-110 кВт | 200-250 кВт |
| Энергопотребление (относительное) | Низкое (базовое значение) | В 3-5 раз выше | В 3-5 раз выше |
| Износ основных элементов | Умеренный (лента, роликоопоры) | Высокий (скребки, цепи, рештак) | Высокий (скребки, цепи, рештак) |
| Габаритные размеры (высота) | 600-900 мм | 180-280 мм | 250-350 мм |
| Область применения | Магистральные штреки, горизонтальные и наклонные выработки | Участковые выработки, перегрузка из лав | Очистные забои, лавы с механизированными комплексами |
| Работа в стесненных условиях | Ограничена | Хорошо подходит | Хорошо подходит |
| Возможность передвижки | Требует разборки | Передвижка без разборки | Передвижка без разборки |
Анализ сравнительной таблицы показывает, что ленточные конвейеры превосходят скребковые по производительности, энергоэффективности и длине транспортирования. Однако скребковые конвейеры имеют критические преимущества в специфических условиях: они компактнее, могут работать на больших углах наклона, легко передвигаются без разборки и эффективны в стесненных пространствах очистных забоев.
Применение конвейеров в очистных лавах
Скребковые конвейеры как основа лавного транспорта
В очистных забоях (лавах) скребковые конвейеры являются неотъемлемой частью механизированных комплексов. Они выполняют не только транспортную функцию, но и служат основанием для перемещения добычного комбайна, который движется вдоль забоя по раме конвейера. Конвейер передвигается вместе с секциями механизированной крепи по мере отработки угольного пласта.
В условиях очистного забоя скребковый конвейер работает в крайне сложных условиях: ограниченная высота выработки (от 0,7 до 4,5 метра в зависимости от мощности пласта), высокая запыленность, постоянные вибрации и ударные нагрузки при обрушении кровли, необходимость частой передвижки оборудования. Именно поэтому конструкция забойных конвейеров отличается повышенной прочностью и надежностью.
Перегрузочные пункты и сопряжение с ленточными конвейерами
На границе очистного забоя и транспортного штрека организуется перегрузочный пункт, где уголь с забойного скребкового конвейера пересыпается на ленточный магистральный конвейер. Перегрузочный пункт оснащается специальными устройствами для снижения динамических нагрузок на ленту, системами пылеподавления и аспирации. Правильная организация перегрузки критически важна для обеспечения непрерывности транспортного процесса.
Использование на транспортных штреках
Ленточные конвейеры на магистральных выработках
На транспортных штреках, где требуется перемещение больших объемов угля на значительные расстояния при относительно небольших углах наклона, безусловное преимущество имеют ленточные конвейеры. Их высокая производительность и энергоэффективность позволяют создавать протяженные конвейерные линии длиной несколько километров с минимальными эксплуатационными затратами.
Магистральные ленточные конвейеры работают в режиме непрерывной транспортировки угля от нескольких очистных участков. Система управления обеспечивает автоматический запуск и остановку конвейерной линии, контроль загрузки, схода и пробуксовки ленты, температуры подшипников и других критических параметров. Современные конвейеры оснащаются системами автоматического регулирования натяжения ленты и дистанционного управления.
Участковые конвейеры на подготовительных выработках
На участковых выработках, соединяющих очистные забои с магистральными штреками, могут использоваться как ленточные, так и скребковые конвейеры в зависимости от конкретных условий. Если выработка имеет протяженность более 300-500 метров и угол наклона не превышает 18 градусов, предпочтительны ленточные конвейеры. При меньшей длине, больших углах наклона или необходимости частых передвижек целесообразно применение скребковых конвейеров типа СР-70М.
Взрывозащищенное исполнение для угольных шахт
Требования к взрывобезопасности
Угольные шахты относятся к опасным производственным объектам, где существует постоянная угроза взрыва метано-воздушной смеси и угольной пыли. Согласно действующим федеральным нормам и правилам безопасности, все электрооборудование конвейеров, предназначенных для шахт, опасных по газу или пыли, должно быть изготовлено во взрывозащищенном рудничном исполнении с маркировкой РВ.
Взрывозащищенное оборудование группы I предназначено для применения в подземных выработках шахт и рудников, опасных по рудничному газу и горючей пыли. Максимальная температура поверхности электрооборудования не должна превышать 150 градусов Цельсия в местах возможного отложения угольной пыли. В конструкции используются взрывонепроницаемые оболочки, искробезопасные цепи управления и специальные виды защиты, исключающие возможность воспламенения взрывоопасной атмосферы.
Конструктивные особенности взрывозащищенных конвейеров
Для обеспечения взрывобезопасности в конвейерах используются трудносгораемые антистатические ленты, соответствующие требованиям стандартов по электростатической искробезопасности. Ленты изготавливаются из специальной резины с повышенным электрическим сопротивлением, предотвращающим накопление статических зарядов. Все металлические части конвейера надежно заземляются.
Электродвигатели, пускорегулирующая аппаратура, системы контроля и управления выполняются во взрывозащищенном исполнении. Приводные станции оснащаются датчиками контроля температуры подшипников, скорости вращения барабанов, натяжения ленты. Система автоматической противопожарной защиты включает датчики задымления, температуры и устройства орошения ленты водой при обнаружении очага возгорания.
Критерии выбора типа конвейера
Факторы, определяющие выбор конвейера
При выборе типа конвейера для конкретных условий угольной шахты необходимо учитывать комплекс факторов. Ключевыми параметрами являются требуемая производительность, длина транспортирования, угол наклона выработки, мощность угольного пласта, крупность транспортируемого угля, наличие свободного пространства и возможность частых передвижек оборудования.
Для магистральных транспортных штреков с углами наклона до 18 градусов и длиной более одного километра оптимальным выбором являются ленточные конвейеры. Они обеспечивают высокую производительность при минимальных удельных энергозатратах. При необходимости транспортировки особо больших объемов угля (более 2000 тонн в час) альтернативы ленточным конвейерам практически нет.
Экономическая целесообразность применения
Несмотря на более высокие начальные капитальные затраты на приобретение и монтаж ленточных конвейеров, их эксплуатация оказывается экономически выгодной на протяженных участках. Энергопотребление ленточных конвейеров в 3-5 раз ниже, чем скребковых при одинаковой производительности. Срок службы ленты составляет 2-4 года при правильной эксплуатации, тогда как скребки и цепи требуют замены каждые 6-12 месяцев.
Для транспортирования 1000 тонн угля в час на расстояние 1500 метров с углом наклона 12 градусов требуется ленточный конвейер мощностью около 300 киловатт. Скребковая конвейерная линия такой же производительности потребовала бы установки нескольких последовательных конвейеров общей мощностью около 1200 киловатт. При работе в три смены по 8 часов годовая разница в потреблении электроэнергии составит около 8 миллионов киловатт-часов, что при действующих промышленных тарифах представляет существенную экономию.
Техническое обслуживание и эксплуатация
Обслуживание ленточных конвейеров
Техническое обслуживание ленточных конвейеров включает ежедневный осмотр состояния ленты, проверку работы роликоопор, контроль натяжения ленты и центрирования ее хода. Критически важным является своевременная замена изношенных роликов, так как их заклинивание приводит к повышенному износу ленты и может вызвать ее возгорание от трения.
Система очистки ленты требует регулярного обслуживания. Скребки и щетки, удаляющие остатки угля с ленты, должны поддерживаться в рабочем состоянии, так как налипание материала на обратной стороне ленты приводит к повреждению роликов и самой ленты. Приводные и натяжные барабаны нуждаются в периодической проверке состояния футеровки и подшипников. Замена масла в редукторах производится в соответствии с регламентом, обычно каждые 2000-3000 часов работы.
Обслуживание скребковых конвейеров
Скребковые конвейеры требуют более частого и трудоемкого технического обслуживания по сравнению с ленточными. Основной проблемой является интенсивный износ скребков, цепей и рештака. Скребки подлежат замене при износе более 30 процентов их первоначальной толщины. Цепи требуют регулярного натяжения и смазки, проверки износа звеньев и состояния соединительных элементов.
Рештак конвейера, по которому перемещается груз, особенно подвержен абразивному износу. Толщина днища рештака контролируется измерениями, при критическом износе секции заменяются. Современные конвейеры оснащаются сменными износостойкими накладками на дно рештака, что упрощает ремонт и снижает затраты. Приводные и натяжные станции требуют ежедневной проверки состояния звездочек, подшипников и системы смазки.
Ленточные конвейеры: ежедневный осмотр, еженедельная проверка систем безопасности, ежемесячная проверка состояния ленты и роликоопор, квартальная ревизия приводов и натяжных устройств, годовая замена масла в редукторах.
Скребковые конвейеры: ежедневный осмотр и подтяжка цепей, еженедельная замена поврежденных скребков, ежемесячная проверка износа рештака, квартальная ревизия приводных станций, годовой капитальный ремонт с заменой наиболее изношенных элементов.
